2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册第四章《原子结构和波粒二象性》章末检测(Word版含答案)

《原子结构和波粒二象性》章末检测试题
（满分100分，答题时间75分钟）
一、单选题（本大题共7小题，每小题4分，共28.0分）
1．下列关于物理学史说法正确的是（　　）
A．玻尔指出光波是一种概率波 B．玛丽·居里发现了光电效应
C．普朗克最早把能量子引入物理学 D．卢瑟福提出阴极射线就是电子流
2．物理学中的许多规律，都是通过实验直接发现或间接证实的，下列说法中，符合史实的是（　　）
A．赫兹预言了电磁波的存在，并通过实验首次证明了电磁波的存在。
B．牛顿通过理想斜面实验，发现物体的运动不需要力来维持。
C．卢瑟福的光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量。
D．库仑发现了库仑定律，并通过实验测定了静电力引力常量。
3．下列说法正确的是（　　）
A．微观粒子的能量变化是连续的 B．红光的能量子比绿光大
C．能量子与电磁波的频率成正比 D．电磁波波长越长，其能量子越大
4．关于光电效应，下列说法正确的是（　　）
A．极限频率越大的金属材料逸出功越大
B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C．入射光的波长越长，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大
D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
5．2020年12月我国科学家潘建伟等在量子计算领域取得了重大成果，构建76个光子的量子计算原型机“九章”，求解数学算法高斯玻色取样只需200秒，而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。有关量子的相关知识，下列说法正确的是（　　）
A．量子表示微观世界的不连续性观念
B．量子表示质子、中子等微观粒子
C．普朗克提出物体所带的电荷量是量子化的，并首次提出了能量子的概念
D．爱因斯坦最早认识到能量子的意义，提出光子说，并算出普朗克常量h
6．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为的一束光照射阴极K，发现电流表的示数不为0，闭合开关S，调节滑动变阻器，发现当电压表的示数小于时，电流表的示数仍不为0；当电压表的示数大于或等于时，电流表的示数为0。则（　　）
A．电源的左侧为负极 B．阴极K材料的逸出功为
C．光电子的最大初动能为
D．若入射光的频率加倍，则光电子的最大初动能加倍
7．A、B两种光子的频率分别为v、2v，照射同一光电管所产生的光电子最大初动能之比为1：3。普朗克常量用h表示，下列说法正确的是（　　）
A．该光电管内金属的逸出功为0.6hv
B．A、B两种光子的动量之比为2：1
C．A、B两种光子对应的截止电压之比为1：2
D．用A、B两种光做双缝干涉实验，在相同条件下相邻亮条纹间距之比为2：1
多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为、的两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应．分别用频率为、的两种光照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示．下列说法中正确的是（ ）
A．图丙中的图线所表示的光的光子能量为
B．图乙研究阴极K的遏止电压与照射光频率关系时，电源左侧为负极
C．处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为的光子并电离
D．用图丙中的图线所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线所表示的光照射时小
9．每种原子都有自己的特征谱线，我们可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分。原子的特征谱线属于（　　）
A．吸收光谱 B．发射光谱 C．连续谱 D．线状谱
10．新冠疫情期间，常用测温枪测量体温。测温枪通过红外线照射温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，计算出温度数据。已知人的体温正常时能辐射波长为的红外线，如图甲所示，用该红外线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，得到电流随电压变化的关系图像如图乙所示，普朗克常量，电子的电量，光速，则下列说法正确的是（　　）
A．将图甲的电源反接，一定不会产生光电流
B．波长为的红外线在真空中的频率为
C．光电子的最大初动能为
D．若人体温度升高，则辐射红外线的强度增强，光电管转换成的光电流增大
三、填空题（本大题共2小题，共12.0分）
11．氢原子能级图如图所示，巴尔末线系是氢原子从n≥3的各个能级跃迁至n=2能级时辐射光的谱线，则巴尔末线系中波长最长的谱线对应光子的能量为____ eV；氢原子从n=4能级跃迁至n=2能级时。辐射光照射金属钾为阴极的光电管，钾的逸出功为2.25eV，则遏止电压Uc= ____V。
12．小明用某种金属作为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示
（1）图甲中电极K为光电管的___________（选填“阴极”或“阳极”）；
（2）小明给光电管加上正向电压，在光照条件不变时（入射光的频率大于金属的截止频率），小明将滑片P从最左端向右慢慢滑动过程中，电流表的读数变化情况是___________；
（3）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图乙。则a光光子的频率___________b光光子的频率；a光的强度___________b光的强度。（均选填“大于”“小于”或“等于”）
四、计算题（本大题共4小题，共42分）
13．(10分）人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以0.1W的功率均匀地向各个方向发射波长为530nm的绿光，眼睛最远在多大距离能够看到这个光源？假设瞳孔在暗处的直径为4mm，且不计空气对光的吸收。
14．（10分）具有波长λ＝0.071nm的伦琴射线使金箔发射光电子，发生光电效应。光电子在磁感应强度为B的匀强磁场区域内做最大半径为r的匀速圆周运动，已知r·B＝1.88×10-4T·m。电子的质量m＝9.1×10-31kg，试求：
(1)光电子的最大初动能。
(2)金属的逸出功。
(3)该电子的物质波的波长。
15．（10分）用光照射某种金属时，得到的遏止电压Uc与入射光频率v的关系如图所示。已知电子的电量，根据图中的数据求（结果均保留两位有效数字）：
（1）普朗克常量；
（2）这种金属的逸出功。
（3）若用频率为5.5×1014Hz的光照射，该金属出射的光电子的最大初动能。
16．（12分）类比是研究问题的常用方法，科学史上很多重大发现、发明往往发端于类比。
（1）一质量为的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为。将地球视为质量均匀分布的球体，已知地球质量为，万有引力常量为，
①求卫星的速度大小和动能；
②若质量分别为和的质点相距为时，它们之间的引力势能的表达式为，求卫星与地球组成的系统机械能。
（2）在玻尔的氢原子理论中，质量为的电子绕原子核做匀速圆周运动的轨道半径是量子化的，电子的轨道半径和动量必须满足量子化条件，式中是普朗克常量，是轨道半径，是电子在该轨道上的速度大小，是轨道量子数，可以取1、2、3等正整数。已知电子和氢原子核的电荷量均为，静电力常量为，根据上述量子化条件，类比天体系统证明电子在任意轨道运动时系统能量表达式可以写为，其中是与无关的常量。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1.C 2.D 3.C 4.A 5.A 6.B 7.D 8.CD 9.BD 10.BD
11．1.89 0.3
12．阴极 先增大后不变 大于 大于
13．210km
14．(1) 4.96×10-16J；(2) 2.3×10-15J；(3) 2.2×10-11m
15．（1）6.2×10-34J·s；（2）2.8×10-19J；（3）6.1×10-20J
16．（1）①，，②；
(2)根据牛顿第二定律
结合题中给出的量子化条件
联立推得
可得电子的动能
类比卫星机械能与动能表达式关系，可得电子与氢原子核的系统能量表达式为
由此可知
其中
A是与无关的常量。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页